§ 2. Разнообразие физических явлений

Определения и обозначения

Физическое явление — изменение, происходящее с телами или веществами и доступное наблюдению. Например, воду можно увидеть нагревающейся или превращающейся в пар. Это понятие нужно, чтобы описывать не предмет, а то, что с ним происходит.

Механическое явление — изменение положения тел или их частей относительно других тел. Таковы падение камня, движение автомобиля и растяжение пружины. Определение помогает заметить движение или деформацию, то есть изменение формы.

Тепловое явление — нагревание, охлаждение, плавление, кипение и другие изменения, связанные с температурой. При этом может меняться и состояние вещества: лёд становится водой, а вода — паром. Термин позволяет объединить похожие процессы по общему признаку — изменению температуры или состояния.

Электрические и магнитные явления — проявления электрических зарядов, электрического тока и магнитного взаимодействия. Наэлектризованная расчёска притягивает бумажки, а магнит притягивает железный гвоздь. Эти определения нужны, чтобы различать действие зарядов и тока от действия магнитов.

Как это устроено

Физическое явление отличается от физического тела и вещества тем, что обозначает не предмет, а изменение. Камень — тело, вода — вещество, а падение камня и нагревание воды — явления. Такое различие помогает точно сформулировать наблюдение: нужно назвать объект и действие, происходящее с ним.

Явление можно обнаружить по изменению положения, температуры, формы, цвета, свечения или взаимодействия тел. Эти признаки доступны наблюдению: мы видим движение, измеряем температуру, замечаем деформацию или слышим звук. По наблюдаемому признаку можно установить, что изменение действительно происходит, даже если его причина пока неизвестна.

Физические явления разделяют по главному признаку изменения. Если меняются положение или форма — явление механическое, если температура или состояние вещества — тепловое; действие зарядов и тока называют электрическим, взаимодействие магнитов — магнитным. Распространение света относят к световым явлениям, а колебания и распространение звука — к звуковым.

В одном событии несколько видов явлений могут происходить одновременно, потому что разные изменения связаны между собой. Во время грозы электрический разряд создаёт вспышку света, а резкое движение и колебания воздуха вызывают гром. Поэтому при классификации сначала называют каждый наблюдаемый признак, а не пытаются подобрать только один вид.

Наблюдение — это рассмотрение явления и запись его признаков без специального вмешательства. Опыт проводят намеренно: создают условия, меняют один фактор и сравнивают результат, чтобы выяснить причину и последствия. Например, можно нагревать воду и измерять температуру, отделяя сам факт её повышения от объяснения, почему оно произошло.

Основные виды физических явлений

Чтобы воспользоваться таблицей, сначала определите, что именно изменяется или взаимодействует. Затем сравните признак с примерами и вопросом в последнем столбце. Если признаков несколько, укажите все подходящие виды явлений.

Такая классификация не описывает разные предметы, а группирует происходящие с ними изменения. Поэтому один и тот же предмет может участвовать в механическом, тепловом, электрическом и других явлениях.

Разбор задач

Задача 1. Распределение явлений по видам

Условие: распределите по видам явлений падение мяча, таяние снега, притяжение гвоздя магнитом, образование тени и звучание колокольчика. Нужно определить, какой признак является главным в каждом случае.

1. Падение мяча связано с изменением его положения относительно земли, поэтому это механическое явление.
2. При таянии снега меняются температура и агрегатное состояние воды, значит, явление тепловое.
3. Притяжение гвоздя объясняется взаимодействием магнита с железом, поэтому оно магнитное.
4. Тень возникает из-за распространения света и его перекрывания непрозрачным телом, значит, это световое явление.
5. Колокольчик колеблется и создаёт распространяющийся звук, поэтому звучание относят к звуковым явлениям.

Ответ: падение мяча — механическое; таяние снега — тепловое; притяжение гвоздя — магнитное; образование тени — световое; звучание колокольчика — звуковое.

Задача 2. Явления при включении чайника

Условие: назовите физические явления, происходящие при включении электрического чайника. Нужно не остановиться на одном названии, а рассмотреть событие по этапам.

1. Ток проходит по цепи чайника и нагревательному элементу, поэтому наблюдается электрическое действие тока.
2. Нагревательный элемент передаёт энергию воде, её температура повышается, значит, происходит тепловое явление.
3. При достижении нужной температуры вода закипает и превращается в пар, что также относится к тепловым явлениям.
4. При работе прибора могут быть слышны щелчки, гудение или кипение, поэтому возникает звуковое явление.

Ответ: при включении чайника происходят электрическое действие тока, нагревание воды, кипение и распространение звука. Эти явления связаны, но относятся к разным видам.

Задача 3. Наблюдение нагревания воды

Условие: предложите наблюдение или опыт, подтверждающий, что при нагревании воды происходит физическое явление, и назовите признак. Требуется показать изменение, а не просто сказать «вода нагревается».

1. Налейте воду в сосуд и измерьте её начальную температуру термометром.
2. Поставьте сосуд на источник тепла и через одинаковые промежутки времени снова измеряйте температуру.
3. Сравните показания: их увеличение показывает, что состояние воды изменилось по температурному признаку.
4. Если продолжать нагревание, появятся пузырьки и пар, что даст дополнительные наблюдаемые признаки кипения.

Ответ: опыт подтверждает физическое явление повышением показаний термометра, а при кипении — появлением пузырьков и пара. Вода при этом остаётся водой, поэтому новое вещество не образуется.

Типичные ошибки

Ошибка — называть физическим явлением само тело или вещество: например, говорить «вода» вместо «кипение воды». Так происходит, когда путают предмет и изменение, которое с ним происходит. Проверка простая: спросите себя, назван объект или действие над ним.

Нельзя считать любое изменение химическим или физическим без определения признака. При физическом явлении новое вещество обычно не образуется, как при плавлении льда или кипении воды. Проверьте, изменилось ли только состояние, форма, температура или положение вещества.

Иногда явление относят только к одному виду, хотя в событии их несколько. При грозе нельзя назвать только звук, потому что одновременно видны молния и электрический разряд. Чтобы проверить ответ, перечислите все заметные изменения и классифицируйте каждое.

Наблюдение движения тела не равно объяснению его причины: движение — факт, а сила может быть его причиной. Ошибка возникает, когда ученик сразу подменяет описание объяснением. Сначала запишите, что изменилось и по какому признаку, а затем выясняйте, почему это произошло.

Связь с другими темами

Для понимания физических явлений понадобятся знания о телах, веществах, наблюдении и опыте из курса окружающего мира и естествознания. Вы уже умеете отличать предмет от материала и фиксировать изменения в природе. В физике эти умения дополняются измерениями и поиском причин.

Классификация явлений станет основой дальнейшего изучения механики, тепловых, электрических, магнитных и оптических процессов. Звуковые явления также рассматриваются при изучении колебаний и волн. Поэтому умение определить вид явления помогает правильно выбрать следующий способ его объяснения.

Что запомнить

• Физическое явление — происходящее изменение, которое можно наблюдать.
• Тело и вещество — объекты, а явление — изменение или взаимодействие.
• Основные виды явлений: механические, тепловые, электрические, магнитные, световые и звуковые.
• Одно событие может включать явления разных видов.
• Наблюдение фиксирует явление, а опыт позволяет изучать условия его возникновения.
• При описании явления нужно указывать, что изменяется и по какому признаку это обнаруживается.